restorasyon uygulamasi yapilacak tarİhİ … · tarihi bir yapı olan sinop cezaevi alınmış...

RESTORASYON UYGULAMASI YAPILACAK TARİHİ YAPILARDA TAHRİBATSIZ YÖNTEMLERLE DEPREM PERFORMANSININ İNCELENMESİ ÖRNEK ÇALIŞMA: SİNOP TARİHİ CEZAEVİ

SEISMIC EVALUATION OF HISTORICAL BUILDINGS BEFORE

INTERVENTIONS WITH NON-DESTRUCTIVE TESTS CASE STUDY SİNOP HISTORICAL PRISON

Zihni ZERİN1 ve Ali SARIALİOĞLU2

ÖZET

Bu çalışmada, tarihi yapıların deprem performansının belirlenmesi konusu incelenmiş, örnek olarak tarihi bir yapı olan Sinop Cezaevi alınmış üç boyutlu sonlu eleman modeli hazırlanarak statik ve dinamik çözümlemesi yapılmış, deprem güvenliği belirlenip güçlendirme ihtiyacı ve yöntemi tartışılmıştır. Çalışmanın giriş bölümünde tarihi yapıların korunması prensipleri, ikinci bölümünde tarihi yapıların değerlendirilmesi için yapılan hazırlık çalışmaları, üçüncü bölümde tarihi yapıların modellenmesi, analizi ve örnek çalışma Sinop Tarihi Cezaevi’nde yapılan çalışmalar ele alınmıştır.

ABSRACT

This study investigated the issue of determination of the seismic performance of historic buildings, For sample preparation is three-dimension alfinite element model of static and dynamic analys isweremade for Historical Sinop Prison, Determined security of the earthquaket one edtoconsolidationandmethodsaredi scussed. The introduction to this work is principles of conservation of historic buildings, The preparatory work of the evaluation of historic buildings for the secondpart,theanalysisandworkexamplearediscussedworkdone in Sinop HistoricalPrisonModelling of historicbuildingsforthethirdpart.

GİRİŞ

Binlerce yıl içerisinde, deprem sel erozyon gibi çeşitli tabii afetler, yangınlar, yağmalar, kaos, savaşlar ve olumsuz çevre şartları ile ilgisizlik yüzünden büyük bir bölümünü kaybettiğimiz, bir kısmını da yeterince korumaya başarılı olamadığımız tarihi ve kültürel mirasımızı oluşturan tarihi yapılar, bugün birçok bilim ve sanat dalının çalışma konusudur. Tarihi yapılar koruma altına alınmış fakat sürdürülen koruma anlayışı, bu yapıları kaderine terk etmiş, etkin ve sürdürülebilir bir koruma uygulaması geliştirilememiştir. Bu eksikliğin en büyük sebeplerinden birisi, yapısal değerlendirme ve koruma uygulamalarının, birçok zorlukları ve belirsizlikleri içinde barındıran karmaşık bir mesele olması ve çok disiplinli bir çalışma sürecine ihtiyaç duyulmasıdır.

Güvenlik, güvenilirlik ve sürdürülebilirlik kavramları tarihi yapıların korunmasında önemli kavramlardır. Özellikle ülkemiz gibi deprem riskinin büyük olduğu bölgelerde, her bir tarihi eserin özel olarak ele alınması suretiyle, güvenilir bir yöntem vasıtasıyla yapısal güvenliğinin belirlenmesi kaçınılmaz bir ihtiyaçtır. Yaptığımız bu çalışmalar sonucunda restorasyon uygulaması yapılacak tarihi yapıların performans seviyeleri belirlenmiş, ayrıca ihtiyaç halinde bu yapıların ömrünün uzatılması, sürdürülebilirliği ve gelecek nesillere ulaştırılması için güçlendirme önerileri geliştirilmiştir.

Koruma uygulamaları ve öncesinde yapılacak yapısal değerlendirmelerin maliyeti oldukça yüksektir. Bu durumda rastgele ve yetersiz bilgilerle tarihi eserleri korumaya çalışmak, bilimin ve insan mantığının dışındadır. Sistemli ve planlı bir koruma yaklaşımın yanı sıra doğru ve gerçekçi uygulama yöntemlerinin de geliştirilmesi tartışılmaz bir zorunluluk olacaktır. 1Doç.Dr.,Ondokuz Mayıs Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Samsun, [email protected] 2 Müdür-İnşaat Yüksek Mühendisi, Rölöve ve Anıtlar Müdürlüğü, Samsun, [email protected].

Uluslararası Katılımlı 6. Tarihi Yapıların Korunması ve Güçlendirilmesi Sempozyumu / 2-3-4 Kasım 2017

711

Tarihi eserlerin korunmasında, geçmişte yer alan uygulamalar çoğu kez göz ardı edilmiştir. Geçmişe bakıldığında, özellikle Osmanlı Devleti topraklarında pek çok koruma uygulaması yapıldığı da görülür. Mimari ve mühendislik dehasıyla ünlü Mimar Sinan, koruma uygulamaları açısından da devrinin en öndeki ismidir. Bu sebeple Mimar Sinan’ın koruma anlayışını çözümlemek, koruma kavramına tarihi bir anlayış boyutu kazandırabilir. (Ayasofya Camii’sinde yapmış olduğu kubbeyi tutan payandalar örnek verilebilir uygulamalardır.)

Şekil1.1. Ayasofya Cami

Mimar Sinan’ın şahsında ve uygulamaları perspektifinden baktığımız zaman tarihi koruma anlayışının şu şekilde özetlenebildiği görülmektedir. [1].Şehir dokusunun korunması, özellikle şehir dokusu ve silueti ile bütünleşmiş nadide eserlerin korunması vasıtasıyla gerçekleştirilmiştir. Niteliksiz hiçbir yapı koruma altına alınmadığı gibi, imar hareketlerini sınırlayacak bir koruma anlayışı da görülmemektedir.Korunması gereken anıtların dokusu ve önemi, etrafına sonradan eklenen yapılar ve müdahalelerden arındırmak suretiyle pekiştirilmiştir.Kullanılamaz durumda olan anıtlar, onarılarak ve güçlendirilerek kullanıma açılmıştır.Anıtların yakın çevresindeki yapılaşma için anıtlara çeşitli yaklaşım sınırları getirilmiştir.Tek bir yapı elemanı dahi önemsenerek korunmuştur, fakat bu elemanların bir müze yerine önemli yapıların bünyelerine yerleştirilerek, kullanılarak korunması da dikkat çekicidir.Önceki kültürlere ait dini yapılar, İslami ibadet mekânları haline getirilerek yaşatılmıştır.

Günümüzde sit alanı ilan edilerek bir bölgedeki mevcut bütün tarihi yapıların korunması uygulamalarının da yaygın olduğu görülmekteyken, tarihi uygulamalara baktığımız zaman buna benzer bir uygulamayla karşılaşılmamaktadır. Bir şehrin bütününün veya bir bölümünün tamamen korunması çoğu zaman mümkün olmamıştır. Bunun yerine, Mimar Sinan’ın uyguladığı gibi şehirle bütünleşmiş, şehrin karakteri haline gelmiş yapıların ve siluetin korunması yoluna gidilmesi de değerlendirmeye alınması gereken bir yaklaşım olarak tarihin önümüze koyduğu bir gerçektir. Genellikle, yüksek maliyetler sebebiyle yapı sahipleri restorasyondan kaçınmaktadır. Dolayısıyla tarihi mirastan bahsederken, bu mirasın yaşatılması için telaffuzu bile zor olan maliyetler karşımıza çıkmaktadır ki bu durum söz konusu eserleri, tarihi bir mirastan çok tarihin yeni nesillerin sırtına yüklediği külfetli bir borç haline getirmektedir. Mesela, 1998 yılında Belçika’da yapılan bir araştırmaya göre, ülkede yer alan 10.000 adet tescilli yapının ömürlerinin 50 yıl daha uzatılması için 2.25 milyar Euro harcanması gerekmekteydi. [2] Restorasyon uygulaması yapılacak tarihi yapıların onarım, güçlendirme ve restorasyonunda, “azami koruma ve asgari müdahale” ilkesine göre hareket edilmelidir. Fakat koruma ve müdahalenin sınırındaki belirsizlik ve hatta her yapı için bu sınırların değişkenlik göstermesi, uygulamada çok çeşitli zorluklar meydana getirmektedir.

2. TARİHİ YAPILARIN DEĞERLENDİRİLMESİ İÇİN YAPILAN HAZIRLIK ÇALIŞMALARI

Tarihi yapıların yapısal değerlendirmesi yapılmaya başlanmanın öncesinde kapsamlı bir çalışma ve araştırmaya ihtiyaç vardır. Yapılacak araştırmaların ilk ayağını resmi kurumlardan izinler ve tarihi yapıların bulunduğu bölgelerde yapılacak gözlem ve araştırma çalışmaları oluşturur. Bu safhada


712

yapılacak çalışmayı tanımladıktan ve gerekli izinler alındıktan sonra tarihi araştırmalar, yerinde gözlem, tespit ve değerlendirmeler yapılır.

Sonraki safhada ise yapıyı oluşturan malzemelerin özellikleri incelenir. Bu özelliklerin belirlenmesi için yapılacak deneysel çalışmalar da bu ikinci safhada değerlendirilir. Üçüncü aşamada ise yapının yer aldığı çevrenin sismik risk büyüklükleri ve yerel zemin şartları belirlenir. Yapının temel sistemi ve zemin davranışı ilişkisi araştırılır.

Yerinde Yapılan Çalışmalar: • Ölçüm yapılacak bölgeler kodlanır, • Ölçüm yapılacak bölgelerde varsa kaplama kaldırılır, yüzey temizlenir, • Yüzey sıcaklığı ve nemi belirlenir, • Ultrases aleti ile ses geçiş süresi ölçülür, • Yüzey sertliği ölçülür, • Yapıdaki basınç gerilme seviyesi Flat-Jack aleti ile belirlenir, gerilme-şekil değiştirme ilişkisi

araştırılır, • Yapıda tuğla veya taş ile harç arasındaki kayma dayanımı belirlenir, • Gerektiğinde georadar ve endoskopik muayene yöntemlerine başvurulur, • Yapıdan yeterli sayıda örnek alınır (karot vb.).

Laboratuarda Yapılan Çalışmalar: • Alındığı yapıya, kata ve elemana göre kodlanmış numuneler deneye hazırlanır, • Ultrases aleti ile karşılıklı yüzeylerde ses geçiş süresi ölçülür, • Kondisyonlanan numunelerde birim ağırlık, su emme, özgül ağırlık deneyleri yapılır, • Tek eksenli basınç deneyi yapılır. • Onarımda kullanılacak malzemelerin fiziksel ve mekanik özellikleri belirlenen bu özgün malzeme

ile uyumunun araştırılması için, yapıdan alınan özgün taş, tuğla ve özellikle harç numunelerin mikroyapısal özellikleri belirlenir. Bu amaçla;

a) İç yapı incelemesi yapılır.b) Renk ölçümü yapılarak, orijinal malzeme ile onarımda kullanılacak malzemenin renk uyumu araştırılır. 2.1 Tarihi Yapılarda Çalışma Yapılması için Gerekli İzinlerin Alınması

Tescilli tarihi yapılarda 2863 sayılı Kültür ve Tabiat Varlıklarını Koruma Kanunu gereğince tescilli kültür varlıklarına yapılacak her türlü müdahale öncesi ilgili Belediyesi’nce, mülkiyet durumlarına göre İl Özel İdareleri’nden, Vakıflar Bölge Müdürlükleri’nden, Rölöve ve Anıtlar Müdürlükleri’nden ve Kültür Varlıklarını Koruma Bölge Kurulu’ndan gerekli izin alındıktan sonra verilen izinlerin kapsamı doğrultusunda çalışma yapılabilmektedir.Mülkiyet sahibi’nden gerekli muafakatname alındıktan sonra İmar Kanunu gereği Belediyesi’nden izin alındıktan sonra yapılacak çalışmalar kat planlarına işlenerek ilgili Belediye (veya sorumlu İdare) kanalıyla bağlı bulunan Kültür Varlıkları Bölge Kurulu’na gönderilir. Koruma Kurulunca izin verilen çalışmalar ve koruma prensiplerine uygun olarak yapılır.

2.2 Gözlem ve Araştırma

Tarihi yığma yapıları anlamak için yapılacak olan tarihi kronolojik araştırmalar, yapı hakkında pek çok noktaya ışık tutacak birçok bilgiyi elde etmeye yardımcı olacaktır. Kronolojik olarak yapıyı etkileyen hadiseler, tabii afetler ve müdahaleler, tarihi bir araştırma ile gün yüzüne çıkarıldığında, yapının pek çok karanlık ve belirsizlikleri içeren bünyesine derin bir bakış kazanılmış olur. Bu aşamada yapılması lazım gelen araştırmaları şöyle sıralamak mümkündür:

• Yapının, arşivlerde yer alan, her türlü kayıt ve belgeleri, planları, fotoğrafları ve her türlü çizimleri detaylıca incelenmeli ve derlenmelidir.

• Yapının inşa tarihi, inşaatındaki aşamalar, duraklamalar, sonradan yapılan ekler ve bunların yapım tarihleri, mimarları tespit edilmelidir.


713

• Yapının tarih boyunca yaşadığı depremler, geçirdiği onarım ve güçlendirmeler, farklı dönemlerdeki çeşitli yapısal müdahaleler ve geçmiş hasarlar tespit edilmesi gereken önemli noktalardır.

Yapım tekniği, özgün yapı malzemelerine günümüzde ulaşabilme imkânları da araştırılması gereken önemli konulardan birini teşkil eder.

Şekil 2.1. St. MicheleArcangelo Kilisesinin İnşaat Safhaları [3]

Yüzyıllardır ayakta duran bu yapılar birçok kez hemen hemen her depremin arkasından onarım görmüştür. Yığma yapı dokusundan çeşitli zamanlarda yapılmış müdahaleler tespit edilebilir. Aşağıdaki resimde bir yığma yapının farklı dönemlerdeki müdahaleleri yansıtan dokusundan yola çıkarak yapım aşamalarının tespit edilmesine dair bir çalışma görünmektedir:

Şekil 2.2. Cephe Dokusundan Yapım Safhalarının Belirlenmesi [3]

Elemanlarda Yüzey Sıcaklığı ve Nemin Araştırılması:

Tarihi yapılarda görülen pek çok hasarda yapının yeraldığı bölgenin iklim koşullarının (mikroiklim) etkili olduğu bilinmektedir. Yapının bulunduğu ortamın mikroiklim koşulları ile yapı malzemesinin sıcaklık ve nemi, hasara neden olan sürecin açıklanmasında ve dolayısı ile etkin koruma ve restorasyon metoduna karar verilmesinde yardımcı olmakta, ölçümler yaz ve kış dönemleri için tekrarlanmaktadır. Aşaağıdaki resimde yüzey sıcaklığı ve nem ölümü için kullanılan alet görülmektedir.

Şekil 2.3. Yüzey sıcaklığı ve nemin belirlenmesi [4]

2.2.1 Yerinde gözlem ve incelemeler

Bu safhada, yerinde incelemeler ve geometrik olarak gözlemler yapılmalıdır. Yerinde gözlem ve incelemelerde üzerinde durulması gerekli hususlar şöyle sıralanabilir: • Yapı malzemelerinde ve yapı elemanlarındaki bozulmaların ve hasarların seviyesi, boyutları ve

tipleri kaydedilmelidir. • Görünen çatlaklar, hasarlar ve göçme biçimleri, taşıyıcı sistem, duvarlarda meydana gelebilecek

düşeyden sapmalar ve eğilmeler basit aletlerle ölçümler yapılarak tespit edilmelidir. Bu tespitler fotoğraf ve video gibi ortamlara kaydedilmelidir. Hasar haritaları çıkarılmalıdır.

• Ayrıca, yapının geometrisinde, boyutlarında meydana gelmesi muhtemel değişiklikler de tespit edilmelidir.

• Uzun vadeli araştırmalar, yapı hakkında paha biçilmez bilgiler sağlayabilir.


714

• Bu kapsamda, yapının nem durumu, sıcaklık değişimleri, çatlak genişliklerindeki değişimler, yapıdaki yer değiştirmeler, farklı oturmalar ve çevre titreşimi ölçümleri önemli bilgiler sağlayan çalışmalardandır. Yapıda kritik noktalara yerleştirilecek gerilme ölçen aletlerle, istenilen noktadaki gerilme dağılımı da tespit edilebilir. Farklı mevsimleri içeren uzun vadeli araştırmalardan elde edilecek veriler, malzeme bozulmalarını, yapıdaki taşıyıcı sistem zayıflıklarını, sıcaklık değişimlerinden kaynaklanan problemlerin etkilerini anlamakta büyük fayda sağlar.

• Yapının taşıyıcı sistemi, detaylı olarak incelenmeli, yük taşıma mekanizması ve yük aktarımının hangi elemanlar vasıtasıyla gerçekleştiği incelenmelidir.

Şekil 2.4. Yapı Elemanlarında Hasarların Tespiti ve Sınıflandırılması [3]

Şekil 2.5.Hasar Tiplerinin, Çatlak Biçimlerinin Belirlenmesi [3]

Yapıdaki çatlaklar alçı ile sıvanırsa, alçıdaki çatlamaya göre oturmalar ve yer değiştirmeler sürekliliği izlenebilir. Söz konusu çatlakların her iki yanına yerleştirilecek camlar yardımıyla izlenen süre sonunda yapıdaki çatlak genişliğindeki değişimler tespit edilebilir. Kumpas veya mikrometre ile ölçümler yapılabilirken fotoğraf tekniği de kullanılabilir. Çatlakların gelişiminden yapının zeminindeki oturmalar hakkında da bilgi sahibi olmak mümkündür. [5]

2.3 Malzeme Özellikleri Yapı malzemeleri, kullanıldıkları yapıların davranışlarında belirleyici bir rol oynarlar. Tarihi yapılarda kullanılan harç, tuğla, taş ve ahşap, metal gibi malzemelerin fiziki ve mekanik özelliklerinin anlaşılması, bu yapıları değerlendirmek üzere yapılacak çalışmaların vazgeçilmez bir parçasıdır. 2.3.1 Harç Tarihte ilk olarak bağlayıcı malzeme ihtiyacı çamurla giderilmiş, Romalılarla birlikte, kireç harcı kullanılmaya başlanmıştır. Kireç harcından sonra, kum-kireç karışımının içine pişmiş kilin veya puzolan denilen volkanik tüflerin karıştırılması ile suyla reaksiyona giren ve sertleşen bir bağlayıcı elde edilmiştir. Tarihi yığma yapılarda, özellikle Selçuklu ve Osmanlı mimarisinde ise horasan harcı adı verilen bağlayıcı kullanılmıştır. [5]

Horasan yapımında kireç ve öğütülmüş tuğla tozu kullanılır. Horasanın mukavemeti kirecin kalitesine ve tuğla tozunun inceliğine bağlıdır. Bu sebeple eski yapılarda kullanılmış olan horasanın kalitesi ve mukavemeti, yerel şartlara bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Eski mimarlar, horasanın bu özelliğini bildikleri için yapının temellerini inşa ettikten sonra uzun bir süre üst yapı inşaatına devam etmeden beklemişlerdir. Horasan’ın bu uzun süren mukavemet eksikliğini telafi etmek için harcın içine ince çakıl da katılabilir. Ayrıca rötreyi önlemek maksadıyla harca saman da karıştırabilir. Horosan’ın muhtevası yerel şartlara göre değişmekle birlikte içerisinde, kil, kireç, taş tozu, taş


715

kırıntıları, mermer tozu, su, keçi kılı ve hatta yumurta akı bulunduğu tarihi kayıtlardan anlaşılmaktadır. [6]

Harçların mukavemeti karışımlarındaki maddelerin oranına dayanır. Bununla birlikte tarihi yapılarda kullanılan harçların mekanik özelliklerini belirlemek için deney yapmakta büyük zorluklar vardır. Fakat aynı karışım oranlarında hazırlanacak olan harçlar üzerinde deneyler yapmak, bu harçların mekanik özellikleri hakkında fikirler verebilir. Bu bağlamda yapılan bir araştırmada üretilen test numunelerinde, yaklaşık olarak 5 MPa basınç mukavemeti ölçülmüştür. [7]Ayasofya’da kullanılan harç için yapılan bir araştırmanın sonuçları ise oldukça ilginçtir. Günümüz puzolanları ile üretilmiş bir harcın çekme mukavemeti, orijinal puzolan katkılı kireç harcından 15 kat daha az çekme mukavemeti göstermiştir. Ayasofya gibi birçok yapıda kullanılan bu harçlara puzolan çekme mukavemeti kazandırmıştır. [8] 2.3.2 Tuğla Roma döneminden çok önceleri kullanılmış olan tuğla, kilin yüksek sıcaklıklarda pişirilmesiyle elde edilen bir yapı malzemesidir. Tuğlalar, ebatları, görünüşleri ve işlevlerine göre çeşitli sınıflara ayrılırlar. Tarihi yapılarda kullanılan tuğlalar saf kaolin ve kil karışımının fırınlarda yüksek ateş altında pişirilmesiyle elde edilir. Fırın teknolojisinin bulunmadığı yerlerde, bazı tarihi yapılarda kullanılan tuğlaların doğrudan güneş ısısı altında üretilmiş olanlarına da rastlanmaktadır [6] Kerpiç ise pişirilmemiş tuğla eleman olarak görülebilir. Tuğlanın iyi pişirilmesi önemlidir. Ne kadar iyi pişmişse, mukavemeti ve çevre şartlarına karşı direnci de o kadar iyi olur.

Şekil 2.6.Silindirik Tuğlanın Çevrimli Basınç Deneyi ve Tipik Gerilme-Şekil Değiştirme Eğrisi [9]

Tuğlanın elastisitemodülü yüksek değildir. Tekrarlı yükleme ve boşaltmalardan oluşan yüklemede şekil değiştirmelerin elastik olduğu görülmektedir. En büyük gerilme değerinden sonra elastisitemodülünde azalmalar görülürken ilerleyen çatlaklarla mukavemet düşmeye başlar. Tuğla, ahşap ve taşın zor elde edildiği bölgelerde, yapı malzemesi olarak karşımıza çıkmaktadır. Ayrıca yapım kolaylığı ve ucuz üretim sebebiyle geniş bir kullanım alanına sahip olmuştur. Tuğla da taş gibi yapıda ancak basınç altında çalışabilir. Çekme mukavemeti oldukça düşüktür.

2.3.3 Taş Doğal taş, basınca çok iyi çalıştığı halde çekme gerilmelerinde zayıf bir malzemedir. Bu sebeple, tarihi yığma yapılarda taş kullanılırken, özellikle kemer, kubbe, tonoz ve sütunlarda çekme gerilmesi almayacak şekilde kullanılmışlardır. Bununla beraber, yapıda çekme gerilmesi almasa bile, sıcaklık değişimleri, donma çözülme çevrimleri gibi olumsuz çevre şartları sebebiyle oluşan çekme gerilmeleri, taştan yapılmış elemanlarda çatlaklara sebep olabilir. Taş malzemenin mukavemetinin boyutlarını anlamak için teorik olarak bazı bilgiler verilmiştir [10].

Çizelge 2.1. Taşların Ortalama Mekanik Özellikleri [6]


716

2.3.4 Ahşap Genellikle devlet eliyle gerçekleştirilen ve özellikle kamu hizmetine sunulmuş, cami, hamam, köprü, medrese vb. yapılar tabiatı güçlü ve sağlam olan taş malzeme ile yapılmıştır. Bu devletin devamlılığı, ferdin ise geçiciliği ve faniliğine ilişkin bir yaklaşımın eseri de sayılabilir. Ahşap malzeme ise daha çok konut yapılarında kullanılmış olmakla birlikte bazen de döşeme teşkilinde karşımıza çıkmaktadır.Ahşap, hem çekmeye, hem basınca çalışabildiği için eğilme elemanı olarak büyük açıklıkların geçilmesinde kullanılmıştır. Tarihi yığma yapılarda da ahşap, bu özelliğinden faydalanmak üzere döşeme taşıyıcısı vazifesini görmüştür. Ayrıca duvarlarda hatıl elemanı olarak kullanılmış, saçak ve cumba gibi mimari detaylarda da zaman zaman tercih edilmiştir. 2.3.5 Kârgir Malzeme ve Kompozit Malzeme Tanımları Doğal taş veya tuğlanın, bir bağlayıcı harçla beraber kullanılması ile oluşan yapım tarzına kârgir (yığma) malzeme adı verilir. Kâgir malzeme ile duvar, payanda, kubbe, tonoz ve kemer gibi monolitik taşıyıcı elemanlar inşa edilir. Kâgir malzeme homojen bir malzeme olmayıp heterojen bir özelliğe sahiptir. Birim ağırlığı 21-22 kN/m2 arasında değişmektedir. Dış yükler altında farklı özellikler gösteren bu malzemenin taşıma gücü, yapımındaki hassasiyete, yapı birimi olarak kullanılan taş veya tuğlanın özelliklerine, harcın özelliklerine ve yapım tekniğine bağlıdır. Çevre şartlarına ve zamanın ilerlemesiyle oluşan yaşlanma etkilerine göre de farklı özellikler gösterebilen kâgir malzemenin basınca karşı davranışı iyi sayılırken, çekmeye karşı zayıftır. Kâgir malzemenin mukavemeti, içindeki harcın mukavemetine eşdeğerdir, zira tuğla veya taş birimlere kıyasla önce zayıf halka olan harç güç tükenmesine erişir. Kireç harcı kullanılmış bir malzemede emniyet gerilmesi σ = 0.2-0.6 N/mm2, horasan için ise σ = 1.5-3.0 N/mm2 mertebesindedir [5].

Şekil 2.7. Yığma Numune Tek Eksenli Tekrarlı Basınç Deneyi [9]

Tek eksenli çekme gerilmesine tabi tutulan kompozit numunelerde mukavemet, genellikle birim ile harç arasındaki bağ kuvvetine eşit olarak ortaya çıkar. Tek eksenli çevrimli basınç gerilmesine tabi tutulan bir numunenin deneyine ait bir gerilme–şekil değiştirme ilişkisi yukarıda gösterilmiştir. Yapıyıoluşturan tuğla, taş ve harcın farklı mekanik özelliklerini dikkate alarak oluşturulacak sayısal analiz modellerinden çok detaylı veriler elde edilebilir. Bu yöntemde, yığma yapıdaki derzler, süreksiz elemanlar olarak modellenmek suretiyle yığma birimlerden farklı davranış gösterecek şekilde modellenebilir. Yığma yapı davranışının yerel bazda daha iyi anlaşılması için kullanılan bu yöntem, mikro modelleme adıyla bilinen bir yaklaşımdır. Öte yandan hesaplardaki yaklaşıklık düzeyi ile basitleştirme ve idealleştirme ihtiyaçları, yapıyı genel olarak değerlendirme isteği, makro modelleme yaklaşımını gerekli kılmaktadır. Makro modelleme yaklaşımında, yığma yapıyı teşkil eden bütün malzemeler tek bir kompozit malzeme olarak kabul edilir:

Şekil 2.8. Yığma Malzeme Modelleri, Sırasıyla Detaylı Mikro, Basit Mikro ve Makro Model [11]


717

3. ÖRNEK ÇALIŞMA: SİNOP TARİHİ CEZAEVİ 3.1 Yapı Kompleksine İlişkin Genel Bilgiler Sinop Cezaevi, kentin batı girişinde, şehir surlarına bitişik olarak inşa edilmiş bir iç kalenin avlusunda konumlanan yapılardan oluşmaktadır. Giriş kısmını kuzey yönünden alan ve güneye, deniz yönüne doğru kademeli olarak kotun düştüğü, setler üzerine inşa edilmiş farklı yapılardan oluşmaktadır. Günümüze kadar Osmanlı ve Cumhuriyet döneminde yapılmış, yığma taş ve betonarme yapılardan oluşan bir komplekstir. Tarihi değere sahip yığma yapıların yapım teknikleri çok büyük farklılıklar göstermemektedir. Ancak kuzey tarafında, en yüksek avlu da yer alan kadınlar ve çocuklar koğuşlarının volta döşemeye sahip olması, bu kısımların daha yakın dönemde inşa edilmiş olabileceğini düşündürmektedir.Cezavi’nin en simgesel yapısı ise, güney avluda yer alan yapıdır. Kuzey-güney doğrultusunda dikdörtgen bir oturuma sahiptir. Zemin kat ve 1. Kattan oluşmaktadır ve üzeri ahşap çatı ile örtülüdür. Yapının sadece güney ucunda kat yüksekliği düşük bir bodrum kat bulunmaktadır.Bunların dışında giriş kısmında kale burçları arasına dönem dönem inşa edilmiş, yığma ve yığma-kargir karma sistemli yapılar da bulunmaktadır. Ana avluda yığma taş olarak yapılmış bir de hamam bulunmaktadır. Şekil 3.1. Tarihi Sinop Cezaevi vaziyet planıŞekil3.2. Tarihi Sinop Cezaevi Alt avlu, cezaevi ana

yapısı

Şekil 3.3. Tarihi Sinop Cezaevi Restorasyon Projesi

3.2 Yapının Özellikleri Yaklaşık 137.7m2’lik bir oturma alanında yapının güneydoğu kenarında üst üste binen iki dörtgen plana oturan yapı, moloz taş örgülü yığma yapım tekniği ile yapılmış, bir zemin ve bir normal kattan oluşmaktadır. Ana cezaevi yapısı, zemin katta yer yer değişiklik göstermekle birlikte, yaklaşık 70-90 cm genişliğinde duvarlara sahiptir.Cephelerde koğuş kısımlarının olduğu yerlerde aynı şekilde tekrar eden, 2.5 m aralık ile 100x200 cm genişliğinde pencere açıklıkları bulunmaktadır. Ara kat döşemeleri, bir yangın sonrası değiştirilerek betonarmeye çevrilmiştir. Döşeme kalınlıkları değişiklik göstermekle birlikte, 12-15 cm aralığındadır. Yaklaşık 5-6 m açıklığa sahip koğuşlarda, döşemeler 50-60 cm kalınlığında, 30-35 cm genişliğinde betonarme kirişler kullanılmıştır. Çatı sistemi ahşap kırma çatıdır.


718

3.3.Yerinde İnceleme ve Saha Çalışmaları

3.3.1 Yerinde inceleme Ana cezaevi yapısı, 81x27 m’lik bir oturma alanına sahiptir. Orta kısımda 33x13 m boyutlarında zemin ve 1. katta simetrik olarak bölünmüş 8 koğuştan oluşmaktadır. Ana hacmin kuzey ve güney uçlarında ana hacmin yarım modülleri şeklinde, aynı doğrultuda yerleşmiş 13x13 m genişliğinde koğuş hacimleri bulunmaktadır. Dikdörtgen ve boyuna uzanan yerleşim planında, kuzey ve güney uçlarında doğu-batı yönünde uzanan 27x11 m oturma alanına sahip, içerisinde daha küçük koğuş ve hücrelerin bulunduğu kısımlar bulunmaktadır. Bahsi geçen yapılar plan ve fonksiyon olarak değişiklikler göstermekle birlikte yapı sisteminde farklılık görülmemektedir ve aynı dönemde yapılmış bir yapı olduğu izlenimi vermektedir. Sadece kuzey-güney doğrultusunda dikdörtgen şekilde uzanan ana yapı kütlesine sonradan koğuşlar arasında düşey erişimi sağlayan kulelerin eklendiği görülmektedir. Bu kulelerin ana yapı ile yapısal bütünlüğü bulunmamaktadır. Duvar örgüsünün ana kütleyle girişim yapmadığı gözlenmiştir.

Şekil 3.4. Tarihi Sinop Cezaevi Ana yapı cephe duvarları ile girişim yapmayan, sonradan eklenen merdiven kuleleri

3.3.2 Jeolojik, jeofizik etütler ve temel sisteminin belirlenmesi Cezaevi kompleksinin bulunduğu alana ait zemin etüd çalışmaları Nisan 2015 tarihinde Kaya Mühendislik tarafından yapılmış ve raporlanmıştır. İnceleme alanında 06.04.2015 tarihinde 2 lokasyonda toplam h=30m derinliğinde zemin sondaj çalışmaları, 31.03.2015 tarihinde 4 adet sismik kırılma, 4 adet Masw yüzey dalgası analizi jeofizik çalışmaları yapılmıştır.Söz konusu zemin etüd raporu sonuçlarına göre Cezaevi kompleksi, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik uyarınca, IV. derece deprem bölgesinde (A0 =0.1g) yer almaktadır ve zemin sınıfı Z4 tür (TA =0.2sn TB=0.9sn ).60cm kalınlığındaki birim kaldırıldıktan sonra inşa edilecek olan yapı temelleri için zemin emniyet gerilmesi qa = 1,37 kg/cm2 alınabilecektir. Cezaevi ana yapısının temel sisteminin tespiti için 1 m derinliğinde gözlem kuyuları açılmış fakat bu derinlikte yapıya ait temele rastlanmamıştır.


719

Şekil 3.5. Tarihi Sinop Cezaevi zemin etüd

çalışmaları anahtar planı Şekil 3.6. Tarihi Sinop Cezaevi Sondaj kuyuları

jeolojik kesiti

Şekil 3.7. Tarihi Sinop Cezaevi Sondaj kuyusu çalışması

3.3.4 Ortam titreşim testleri (ambientvibrationtests) ve modal güncelleme Cezaevi ana yapısında kullanılan malzeme kalitesini belirlemek ve oluşturulacak olan yapısal analiz modelinin kalibre edilmesi amacıyla, ITU Deprem Mühendisliği ve Afet Yönetimi Enstitüsü tarafından çevre titreşimleri altında ivme kaydı alınmış ve yapı doğal titreşim periyotları ve mod şekilleri belirlenmiştir. Elde edilen veriler ışığında titreşim testlerinden elde edilen frekans ve mod şekilleri ile yapısal modelden elde edilen parametreler karşılaştırılmıştır. İki modelin (operasyonel model ve sonlu elemanlar modeli) parametreleri karşılaştırılarak modelin doğruluğu kontrol edilmiştir. Arada oluşan frekans farkı ve mod şekillerinin uyumsuzluğu, dinamik özellikleri en çok etkileyen parametre olan elastik modul değiştirilerek sayısal modelin, operasyonel modele benzeştirilmesi ile giderilmeye çalışılmıştır. Analiz sonuçlarına göre, yapı elastik modülünün ön analizde kullanılan 3.5GPa’ın altında bir değer olduğu ön görüsüne ulaşılmıştır. Modal uyumluluğun, elastik modülün 1.6GPa değerine indirilmesiyle 1. Mod şeklinde artışına yol açmıştır. Ancak zemin-yapı etkileşimi ve diğer bilinmeyenlerin değerlendirilememesi sebebiyle bu değerin gerçek durumda daha yüksek olduğu tahmin edilmektedir.Yapı tasarım güvenliğinin sağlanabilmesi için yapısal modelde elastik modul1.5GPa olarak kabul edilmiştir.


720

Şekil 3.8. Sayısal model ilk 4 mod şekli

Şekil 3.9. 1. Mod şekli model karşılaştırmaları Şekil 3.10. 2. Mod şekli model karşılaştırmaları 3.4 Yapısal Zayıflıklar ve Güçlendirme Kararı 3.4.1 Mevcut ve restorasyon sonrası oluşan yapısal zayıflıklar Sinop Eski Cezaevi kompleksi içerisinde yer alan cezaevi ana binasında gözlemlenen mevcut yapısal zayıflıklar aşağıdaki gibi özetlenebilir. • Yapının uzun süredir kullanım dışı olması, çevre koşulları ve rutubet nedeni ile taşıyıcı duvarlarda

yer yer bozuşmalar görülmektedir. • Yapıya sonradan eklenen merdiven kuleleri, mevcut haliyle ana yapıdan ayrı çalışmaktadır. • Rutubet nedeni ile yapıdaki betonarme döşeme donatılarında yer yer ağır korozyon ve kesit kaybı

gözlemlenmiştir. • Cezaevi ana yapısı ortasında bulunan her iki yöndeki duvarların ve kat döşemelerinin kaldırılarak

geniş açıklıklı bir alan oluşturulması nedeni ile oluşan rijit diyafram eksikliği ve buna bağlı cephe duvarlarının serbest yüksekliğinin artması.

• Restorasyon sonrası zeminde oluşacak farklı gerilmeler nedeni ile düşey oturma farklılıkları

SONUÇ Söz konusu yapısal zayıflıkları gidermeye yönelik güçlendirme alternatifleri çalışılmış ve yapının tarihi kimliği ve taşıyıcı sitem türü göz önüne alınarak aşağıdaki çözümlerin uygulanmasına karar verilmiştir. • Taşıyıcı taş duvarlardaki, bozuşmalardan kaynaklı dayanım kayıplarının önüne geçmek amacıyla

kireç esaslı malzeme ile grout yapılarak duvar boşluklarının doldurulması ve çatlak tamiri. • Yapıya sonradan eklenen kulelerin ana yapı ile birlikte çalışabilmesi amacıyla kat seviyesinden

çelik gergi demiri ile ana binaya bağlantı yapılması • Korozyon nedeni ile taşıma kapasitesi kritik seviyede azalan döşemelerde önce korozyon temizliği

yapılması ardından fiber elyaf malzeme kullanılarak taşıma kapasitelerinin arttırılması • Yapı ortasında yaratılan geniş açıklığı çevreleyen duvarları, çatı seviyesinde rijit diyafram

oluşturacak bir döşeme oluşturarak bağlamak • Yapı ortasında yıkılan duvar ve döşemeler nedeni ile serbest yüksekliği artan cephe duvarlarının

düzlem dışı hareketinin önüne geçmek için bu duvarların içten çelik profiller ile güçlendirilmesi • Restorasyon sonrası yapı temelinde oluşabilecek farklı oturmaların önüne geçebilmek amacıyla

radye temel imalatı Karbon eklenmesinden beton basınç bloğu kontrol edilmiş ve yaklaşık 20 cm genişliğinde beton bloğunun basınç gerilmelerini karşılayacağı görülmüştür.


721

Teşekkür Çalışmaya katkılarından dolayı Prof.Dr. Zeynep AHUNBAY’a, Yüksek Mimar Dr. Ömer DABANLI’ya ve İnşaat Yüksek Mühendisi Murat ALABOZ’aşükranlarmızı sunarız.

KAYNAKLAR

Özer, F., 1987, Mimar Sinan’ın Korumacı Yönü, Mimar sinan dönemi Türk Mimarlığı ve Sanatı Sempozyumu, İş Bankası Yayınları

Schueremans, L., 2001. Probabilistic evaluation of structual enreinforcedmasonry, DoctoralThesis, KatholiekeUniversiteitLeuven, Heverlee (Belgium)

Cantini, L.,Saisi, A., Zanzi, L., Binda L., 2006, Nondestructivetechniquesapplied to the pillars of the syracuse cathedral in sicily, 1.InternationalConference on Restoration of Heritage Masonry Structures, Cairo.

AKÖZ, F., YÜZER,N., TarihiYapılardaMalzemeÖzelliklerininBelirlenmesindeUygulananYöntemler, YTÜ. İnş. Müh. Böl. İstanbul

Saraç, M.M., 2003, Tarihi yığma kargir yapıların güçlendirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İTÜ, İstanbul. Yılmaz, P., 2006, Tarihi yapıların modellenmesi ve deprem güvenliklerinin belirlenmesi, Yüksek

Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Sakarya. Özen, G.Ö., 2006, Comparison of elastic and ınelasticbehavior of historicmasonrystructures at

thelowloadlevels, Yüksek Lisans Tezi, ODTÜ, Ankara. Koçak, A., 1999, Tarihi yığma yapıların statik ve dinamik yükler altında lineer ve non-lineer analizi:

Küçük Ayasofya Camii Örneği, Doktora Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul. Lourenço, P.B., 2000, Current experımental and numerical ıssues in masonryresearch, Universidade

do Minho, Portugal Heyman, J., 2006. Thescience of structural engineering, ImperialCollegePress, London. Lourenço, P.B., 1998, Experimental and numericalıssues in themodelling of themechanicalbehaviour

of masonry, Structural Analysis of Historical Constructions II, Barcelona


722

restorasyon uygulamasi yapilacak tarİhİ … · tarihi bir yapı olan sinop cezaevi alınmış...

Documents